(57)【要約】【課題】  照明光の波長程度以下の微細パターンを安価に形成可能な露光技術を提供する。【解決手段】  照明光をそれぞれ回折格子が形成された２枚の透光性平板Ｐ１，Ｐ２に照射することによって干渉縞を形成し、この干渉縞でウエハＷを露光する。ウエハＷの表面に平行な面内及びその表面に垂直な方向に移動できるようにホルダ３６Ａ及び３６Ｂを支持し、上側のホルダ３６Ａの底面に固定されたエアパッド１００Ａ，１００Ｂを介して透光性平板Ｐ１を吸着保持し、下側のホルダ３７Ａの底面に固定されたエアパッド１０２Ａ，１０２Ｂを介して透光性平板Ｐ２を吸着保持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光により感光性の物体上にパターンを露光する露光方法であって、
前記光源からの前記照明光の照明光路中に、前記光源側から順に第１回折格子及び第２回折格子を直列に配置して、前記第２回折格子からの回折光を前記物体に照射し、前記物体上に干渉縞パターンを露光するとともに、
前記第１回折格子及び前記第２回折格子の少なくとも一方が形成される基板を前記光源側から吸着保持することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記第１及び第２回折格子はそれぞれ同一基板の異なる面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記第１及び第２回折格子がそれぞれ形成される異なる基板の少なくとも一方を前記光源側から吸着保持することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記吸着保持される基板の前記物体側に移動制限用の部材を配置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記吸着保持される基板の前記物体側の面内の、前記移動制限用の部材の少なくとも一部に対応する位置に切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記基板は少なくともその搬送時に前記光源側から吸着保持されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記基板は、少なくとも前記物体の露光中に前記光源側から吸着保持されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
電子デバイスを構成する回路パターンの形成工程の少なくとも一部において、
請求項１から７のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項９】
光源からの照明光の照明光路中に、前記光源側から順に第１回折格子及び第２回折格子を直列に配置し、前記第２回折格子からの回折光を感光性の物体に照射し、前記物体上に干渉縞パターンを露光する露光装置であって、
前記第１回折格子及び前記第２回折格子の少なくとも一方が形成される基板を前記光源側から吸着保持する吸着保持機構を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記吸着保持機構は、真空吸着によって前記基板を保持することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記吸着保持機構は、前記第１及び第２回折格子がそれぞれ異なる面に形成される同一基板を保持することを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記吸着保持機構は、前記第１及び第２回折格子がそれぞれ形成される異なる基板の少なくとも一方を保持することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記吸着保持機構は、前記吸着保持される基板の前記物体側に配置される移動制限用の部材を含むことを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記吸着保持される基板の前記物体側の面内の、前記移動制限用の部材の少なくとも一部に対応する位置に切り欠き部が形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記基板を前記光源からの照明光の照明光路中に搬送する搬送機構をさらに備え、
前記吸着保持機構は、少なくとも前記搬送機構に含まれることを特徴とする請求項９から１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記搬送機構は、前記物体の露光時にも前記基板を保持することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記吸着保持機構は、少なくとも前記照明光路中に配置された前記基板を保持する機構に含まれることを特徴とする請求項９から１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、及びマイクロマシン等の電子デバイス製造工程における微細パターンの形成工程で使用される露光技術及び該露光技術を用いる電子デバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等の電子デバイスの製造工程における微細パターンの形成に際しては、一般的にフォトリソグラフィー技術が使用される。これは、ウエハ等の被加工基板の表面にフォトレジスト（感光性薄膜）を塗布する塗布工程、形成すべきパターンの形状に応じた光量分布を有する露光用の照明光を被加工基板に照射する露光工程、現像工程、及びエッチング工程等により、被加工基板上に所望のパターンを形成するものである。
【０００３】
現状で最先端の電子デバイスを製造するための露光工程においては、露光方法として、主に投影露光方法が使用されている。これは、レチクル等のマスク上に形成すべきパターンを４倍又は５倍に拡大して形成しておき、これに露光用の照明光を照射し、その透過光を縮小投影光学系を用いて被加工基板上に露光することで、そのパターンを被加工基板上に転写するものである。
【０００４】
投影露光方法で形成可能なパターンの微細度は縮小投影光学系の解像度で決まり、これは露光波長を投影光学系の開口数（ＮＡ）で割った値にほぼ等しい。従って、より微細な回路パターンを形成するためには、露光波長の短波長化又は投影光学系の高ＮＡ化が必要である。
一方、例えば非特許文献１及び非特許文献２に開示される如く、光源と被加工基板との間に回折格子を配置し、照明光をこの回折格子に照射することによって発生する複数の回折光を被加工基板上で干渉させ、その干渉縞による明暗パターンを用いて被加工基板上に微細パターンを形成する方法（以下、干渉露光方法と呼ぶ）も提案されている。
【非特許文献１】J.M. Carter他： "Interference Lithography"    http://snl.mit.edu/project_document/SNL-8.pdf
【非特許文献２】Mark L. Schattenburg他： "Grating Production Methods"    http://snl.mit.edu/papers/presentations/2002/MLS-Con-X-2002-07-03.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来の露光方法のうち投影露光方法においては、より高解像度を得るには、より短波長の露光光源又はより高ＮＡの投影光学系が必要になる。
しかしながら、現在最先端の露光装置では、露光波長は１９３ｎｍに短波長化されており、今後の一層の短波長化は使用可能なレンズ材料の観点から困難な状況にある。また、現在最先端の投影光学系のＮＡは０．９２程度に達しており、これ以上の高ＮＡ化は困難な状況にあるとともに、露光装置の製造コストを大幅に上昇させる原因となる。
【０００６】
一方、従来の露光方法のうちの干渉露光方法では、原理的には、露光波長以下の微細なパターンの露光を実現できる。しかしながら、従来の方法では可干渉性の高いレーザ光源が必要であるとともに、干渉縞を形成するための回折格子の保持機構等が複雑化して、製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、微細パターン、例えば照明光の波長程度以下の線幅のパターンを、安価に形成可能な露光技術を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、上記露光技術を用いたデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の本発明の一部の要素に付した括弧付き符号は、本発明の実施形態の構成に対応するものである。しかしながら、各符号はその要素の例示に過ぎず、本発明の要素をその実施形態の構成に限定するものではない。
本発明による露光方法は、光源（１）からの照明光により感光性の物体（Ｗ）上にパターンを露光する露光方法であって、その光源からのその照明光の照明光路中に、その光源側から順に第１回折格子（Ｇ１１）及び第２回折格子（Ｇ２１）を直列に配置して、その第２回折格子からの回折光をその物体に照射し、その物体上に干渉縞パターンを露光するとともに、その第１回折格子及びその第２回折格子の少なくとも一方が形成される基板（Ｐ１，Ｐ２）をその光源側から吸着保持するものである。
【０００９】
本発明によれば、２枚の回折格子を介してその物体（被加工基板）上に干渉縞によるパターンを露光することによって、投影光学系又は空間的な可干渉性の高い光源を用いる場合に比べて安価に、照明光の波長程度以下の線幅の微細パターンを形成できる。また、回折格子が形成される基板の少なくとも１つを光源側から吸着保持することで、回折格子の保持機構を簡素化できる。
【００１０】
本発明において、一例としてその第１及び第２回折格子はそれぞれ同一基板の異なる面に形成される。
また、別の例として、その第１及び第２回折格子がそれぞれ形成される異なる基板の少なくとも一方がその光源側から吸着保持される。
また、その吸着保持される基板のその物体側に移動制限用の部材（１０１Ａ，１０３Ａ）を配置してもよい。この場合、その吸着保持される基板のその物体側の面内の、その移動制限用の部材の少なくとも一部に対応する位置に切り欠き部を形成してもよい。
【００１１】
また、一例として、その基板は少なくともその搬送時にその光源側から吸着保持される。別の例として、その基板は、少なくともその物体の露光中にその光源側から吸着保持される。
また、本発明によるデバイス製造方法は、電子デバイスを構成する回路パターンの形成工程の少なくとも一部において、本発明の露光方法を用いるものである。
【００１２】
次に、本発明の露光装置は、光源（１）からの照明光の照明光路中に、その光源側から順に第１回折格子（Ｇ１１）及び第２回折格子（Ｇ２１）を直列に配置し、その第２回折格子からの回折光を感光性の物体（Ｗ）に照射し、その物体上に干渉縞パターンを露光する露光装置であって、その第１回折格子及びその第２回折格子の少なくとも一方が形成される基板をその光源側から吸着保持する吸着保持機構（１００Ａ，１０２Ａ）を備えたものである。本発明によって、本発明の露光方法を使用できる。
【００１３】
本発明において、一例として、その吸着保持機構は、真空吸着によってその基板を保持する。
また、一例として、その基板をその光源からの照明光の照明光路中に搬送する搬送機構（１０４，１０６）をさらに備え、その吸着保持機構は、少なくともその搬送機構に含まれる。
【００１４】
また、別の例として、その吸着保持機構は、少なくともその照明光路中に配置されたその基板を保持する機構（３６Ａ，３７Ａ）に含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、２つの回折格子を介して形成される干渉縞のパターンで物体を露光するとともに、それらの回折格子が形成される基板の少なくとも１つを光源側から吸着保持することで、照明光の波長程度以下の線幅のパターンのような微細パターンを安価に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図１は、本例の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図１中に示したＸＹＺ座標系と、以降の各図で示す座標系とは同一である。図１において、光源１としては波長１９３ｎｍのパルスレーザビームよりなる照明光ＩＬ１を出力するＡｒＦ（アルゴン・フッ素）エキシマーレーザが使用されている。光源１としては、その他に発振波長２４８ｎｍのＫｒＦ（クリプトン・フッ素）エキシマーレーザ、発振波長１５７ｎｍのＦ2 （フッ素ダイマー）レーザ、又は波長変換素子を使用する高調波レーザ等も使用できる。
【００１７】
光源１を発した照明光ＩＬ１は、第１の光軸ＡＸ１に沿って配置される第１のレンズ群を構成するレンズ２，３，４，６により、所定のビームサイズを有する平行光線束（平行ビーム）である照明光ＩＬ２に変換される。
照明光ＩＬ２は、偏光制御素子９により所定の偏光状態に設定された照明光ＩＬ３となり、照明光均一化手段の一部を構成する集光光学系１０に入射する。集光光学系１０を射出した照明光ＩＬ５は、照明光均一化手段の一部を構成するオプチカルインテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ１３に入射する。フライアイレンズ１３の射出側の面の近傍には、必要に応じて開口絞り１７が配置される。
【００１８】
なお、集光光学系１０、フライアイレンズ１３、開口絞り１７等からなる照明光均一化手段の詳細については後述する。
フライアイレンズ１３を射出した照明光ＩＬ７は、第２の光軸ＡＸ２に沿って配置される第２のレンズ群を構成するレンズ１９，２０，２１に入射し、これらのレンズで屈折されて照明光ＩＬ８となって視野絞り２２（詳細後述）に達する。
【００１９】
視野絞り２２を透過した照明光は、さらに第２の光軸ＡＸ２に沿って配置される第３のレンズ群を構成するレンズ２５，２６，２７により屈折されて集光点２８に至る。集光点２８は、フライアイレンズ１３の射出側の面上の１点と、第２のレンズ群（１９，２０，２１）及び第３のレンズ群（２５，２６，２７）を介して共役（結像関係）となっている。
【００２０】
集光点２８を通過した照明光ＩＬ９は、さらに第４のレンズ群を構成するレンズ２９，３０，３２，３５により屈折されて照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１に入射する。なお、以上の第１のレンズ群（２，３，４，５）から第４のレンズ群（２９，３０，３２，３５）に至るまでの照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０の光路上の光学部材を含む光学系を、以下では照明光学系ＩＳという。この照明光学系ＩＳは、第１の透光性平板Ｐ１が配置される面を所定の照射面とする照明光学装置とみなすこともできる。
【００２１】
以下、照明光学系ＩＳの射出側の光軸ＡＸ２に沿って光源１側が＋方向となるようにＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。本例では、Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は水平面にほぼ平行である。
第１の透光性平板Ｐ１の下方（−Ｚ方向）には、第２の透光性平板Ｐ２が設けられる。第２の透光性平板Ｐ２は、パターンを形成すべき加工対象である半導体ウエハ等の物体としての基板Ｗ（以降、適宜ウエハともいう）に対向して配置される。第１の透光性平板Ｐ１には図２（Ａ）に示す第１の回折格子Ｇ１１が形成されており、その第１の回折格子Ｇ１１に照明光ＩＬ１０が照射されることにより発生する回折光は、第２の透光性平板Ｐ２に照射される。第２の透光性平板Ｐ２には図２（Ｂ）に示す第２の回折格子Ｇ２１が形成されており、上記回折光はその第２の回折格子Ｇ２１に照射されることになる。そして、第２の回折格子Ｇ２１で発生した回折光はウエハＷに照射され、ウエハＷ上に複数の回折光からなる干渉縞による明暗パターンが形成される。透光性平板Ｐ１及びＰ２はそれぞれ基板とみなすことができ、透光性平板Ｐ１及びＰ２を１枚の基板で兼用する構成も可能である（詳細後述）。
【００２２】
図１において、ウエハＷの表面には、上記明暗パターンを感光し記録するためのフォトレジスト等の感光部材ＰＲを形成しておく。即ち、ウエハＷは感光性の基板とみなすことができる。ウエハＷは、一例として直径が３００ｍｍの円板状であり、第１の透光性平板Ｐ１は一例としてウエハＷの表面の全面を覆う直径の円板状とする。同様に第２の透光性平板Ｐ２も一例として第１の透光性平板Ｐ１の全面を覆う直径の円板状とする。ただし、第１の透光性平板Ｐ１の直径は、ウエハＷの直径よりも３０ｍｍ程度以上大きいことが望ましい。なお、本例では透光性平板Ｐ１，Ｐ２は円板状であるが、透光性平板Ｐ１，Ｐ２をウエハＷの表面を覆う程度の大きさの矩形の平板状としてもよい。
【００２３】
ウエハＷは、ウエハベース５０上をＸ方向及びＹ方向に可動な基板保持機構であるウエハステージ３８上に保持され、これによりＸ方向及びＹ方向に可動となっている。ウエハステージ３８及び不図示のリニアモータ等の駆動機構を含んでウエハステージ系が構成されている。また、ウエハＷのＸ方向及びＹ方向の位置はウエハステージ３８上に設けられた移動鏡３９の位置を介してレーザ干渉計４０により計測される。即ち、レーザ干渉計４０からのレーザビームはビームスプリッタ（例えば偏光ビームスプリッタ）９０によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡３９に照射され、参照ビームはミラーを介してコラム構造体７５（位置基準となる基準フレーム）に固定された参照鏡９１に照射される。そして、移動鏡３９からの計測ビームと参照鏡９１からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計４０で検出することによって、コラム構造体７５を基準としてウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測することができる。なお、レーザ干渉計４０は実際には図６に示すように、２軸のＸ軸のレーザ干渉計４０Ｘ１，４０Ｘ２と３軸のＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ１，４０Ｙ２，４０Ｙ３とを表しており、移動鏡３９も、Ｘ軸の移動鏡３９Ｘ及びＹ軸の移動鏡３９Ｙを表している。
【００２４】
図１において、ウエハベース５０の＋Ｘ方向の上方にウエハマーク検出機構４３が配置されている。ウエハマーク検出機構４３は、例えば光学顕微鏡からなりウエハＷ上に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合わせマークの位置を検出するものである。ウエハステージ３８上に保持されたウエハＷは、必要に応じて露光前にウエハマーク検出機構４３の直下に移動され、ウエハＷ上のパターン又はマークの位置が検出される。図６のＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ３の計測ビームは、Ｙ軸に平行にウエハマーク検出機構４３の検出中心を通過するように設定されており、レーザ干渉計４０Ｙ３は、例えばウエハＷのアライメント時のウエハステージ３８のＹ座標を計測するために使用される。
【００２５】
なお、ウエハＷの表面の高さ分布を計測するために、一例としてウエハＷの表面の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、ウエハＷの表面からの反射光を受光してその複数のスリット像を再結像する受光光学系とを備え、その再結像された複数のスリット像の横ずれ量からその複数の計測点の所定の基準面（以下、第１の基準面という）からのＺ方向の位置ずれ量を計測する斜入射方式のウエハ表面位置検出系（不図示）が、例えばウエハマーク検出機構４３の近傍に配置されている。その斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系の具体的な構成については、例えば特開平０５−１２９１８２号公報に開示されている。また、本例ではその第１の基準面は、ＸＹ平面に平行である。
【００２６】
本例のウエハステージ３８にはウエハＷのＺ方向の位置とＸ軸及びＹ軸の周りの傾斜角（回転角）とを制御するＺレベリング機構３８Ｚも組み込まれており、そのウエハ表面位置検出系の計測結果に基づいてそのＺレベリング機構３８Ｚは、ウエハＷの露光時にウエハＷの表面の平均的な面をその第１の基準面に合致させる。Ｚレベリング機構３８Ｚは、例えばウエハＷを保持するテーブル部と、ほぼ正三角形の頂点付近に配置された３箇所でウエハステージ３８のベース部に対してそのテーブル部のＺ方向の高さを独立に制御する駆動部材とを備えている。
【００２７】
また、透光性平板Ｐ１は、Ｙ方向に見たときの断面がほぼＵ字型で中央部に照明光を通す矩形又は円形の開口が形成された第１のホルダ３６Ａの底面に、ほぼ等角度間隔で配置された３個のエアパッド１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ（図２（Ａ）参照）を介して光源１側から真空吸着によって保持されている。同様に、透光性平板Ｐ２も、ホルダ３６Ａと同様の第２のホルダ３７Ａの底面に、ほぼ等角度間隔で配置された３個のエアパッド１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ（図２（Ｂ）参照）を介して光源１側から真空吸着によって保持されている。吸着保持機構としてのエアパッド１００Ａ〜１００Ｃ，１０２Ａ〜１０２Ｃはそれぞれ不図示の可撓性のある配管を介して真空ポンプに接続され、その吸着のオン・オフは装置全体の動作を制御する主制御系（不図示）によって制御されている。このように透光性平板Ｐ１及びＰ２を光源１側から吸着保持することによって、照明光学系ＩＳとウエハステージ３８との間で透光性平板Ｐ１及びＰ２を保持するための機構を簡素化できる。
【００２８】
図２（Ａ）は透光性平板Ｐ１を示す平面図、図２（Ｂ）は透光性平板Ｐ２を示す平面図であり、本例では、透光性平板Ｐ１側のエアパッド１００Ａ〜１００Ｃと透光性平板Ｐ２側のエアパッド１０２Ａ〜１０２Ｃとは同じ角度位置に配置されている。しかしながら、エアパッド１００Ａ〜１００Ｃに対してずれる、例えばほぼ中間の位置になるようにエアパッド１０２Ａ〜１０２Ｃを配置してもよい。なお、透光性平板Ｐ１，Ｐ２は電磁吸着で保持してもよい。また、透光性平板Ｐ１，Ｐ２の一方を光源１側からの吸着ではなく、ウエハステージ３８側に配置された保持部材上に載置して保持してもよい。さらに、透光性平板Ｐ１，Ｐ２を保持するエアパッドの数はそれぞれ３つに限られるものでなく任意で構わないし、あるいはその外周の全域に対向する、例えばリング状のエアパッドとしてもよい。
【００２９】
また、図８に拡大して示すように、透光性平板Ｐ１及びＰ２を保持するエアパッド１００Ａ及び１０２Ａの反対側に、吸着がオフになったときに透光性平板Ｐ１及びＰ２が−Ｚ方向に大きく移動しないように、移動制限用部材としてのカバー１０１Ａ及び１０３Ａを設けてもよい。この際に、カバー１０１Ａ及び１０３Ａを配置し易くするために、透光性平板Ｐ１及びＰ２の底面のカバー１０１Ａ及び１０３Ａと対向する領域に切り欠き部Ｐ１Ｅ及びＰ２Ｅを設けてもよい。これは、図２（Ａ）、（Ｂ）の他のエアパッド１００Ｂ，１００Ｃ及び１０２Ｂ，１０２Ｃについても同様である。なお、透光性平板Ｐ１，Ｐ２でそれぞれ外周の一部（本例では３箇所）のみに切り欠き部（Ｐ１Ｅ，Ｐ２Ｅ）を設けるものとしたが、例えば外周の全域に渡って切り欠き部を形成しても良い。また、例えばカバー１０１Ａ，１０３Ａなどの移動制限用部材の少なくとも一部を衝撃吸収部材としてもよく、吸着オフなどによる透光性基板Ｐ１，Ｐ２の落下時に損傷、破損が生じるのを確実に防止するようにしても良い。
【００３０】
なお、カバー１０１Ａ等を設けた場合に、エアパッド１００Ａ〜１００Ｃで透光性平板Ｐ１の吸着を行うときには、例えば不図示のアームによって−Ｚ方向から単に透光性平板Ｐ１を上昇させる方式では、カバー１０１Ａ等と透光性平板Ｐ１とが機械的に干渉する恐れがある。これを避けるために、図２（Ａ）の１つのエアパッド１００Ｃは、ホルダ３６Ａに対して不図示の駆動機構によって外側に待避できるように構成されている。このようにエアパッド１００Ｃを待避させた状態で、そのアームで透光性平板Ｐ１を上昇させてから、そのアームを＋Ｙ方向に移動して透光性平板Ｐ１の端部をエアパッド１００Ａ，１００Ｂの底面に移動した後、エアパッド１００Ｃを＋Ｙ方向に移動することで、エアパッド１００Ａ〜１００Ｃで透光性平板Ｐ１の吸着を行うことができる。これと同様の動作を透光性平板Ｐ２側でも行うために、図２（Ｂ）の１つのエアパッド１０２Ｃもホルダ３７Ａに対して外側に待避できるように構成されている。
【００３１】
図１において、透光性平板Ｐ２は、ホルダ３７Ａを含む第２保持駆動機構によって、ＸＹ平面に平行に、かつウエハＷと所定の間隔をもって対向して配置される。また、透光性平板Ｐ１は、ホルダ３６Ａを含む第１保持駆動機構によって、ＸＹ平面に平行に、かつ第２の透光性平板Ｐ２と所定の間隔をもって対向して配置される。さらに本例では、第１のホルダ３６Ａのエアパッド１００Ａ〜１００Ｃを介して透光性平板Ｐ１を保持する部分は、Ｘ方向において、第２のホルダ３７Ａのエアパッド１０２Ａ〜１０２Ｃを介して透光性平板Ｐ２を保持する部分内に収納されるように配置されている。このため、例えば透光性平板Ｐ１，Ｐ２を交換する必要があるときには、ホルダ３６Ａ及び３７Ａを互いに独立にＹ方向に引き抜くことが可能となっている。従って、本例のホルダ３６Ａ及び３７Ａは、透光性平板Ｐ１及びＰ２の搬送機構と、露光中に透光性平板Ｐ１及びＰ２を保持する機構又は照明光路中に透光性平板Ｐ１及びＰ２を保持する機構とを兼用している。
【００３２】
図１において、光軸ＡＸ２の＋Ｘ方向側において、ＸＹ平面に平行でＹ軸に平行に、かつＺ方向に所定間隔で１対の細長い平板状のベース部材７５Ａ及び７５Ｂが配置され、光軸ＡＸ２に関してベース部材７５Ａ及び７５Ｂに対称にＹ軸に平行に１対のベース部材７５Ｃ及び７５Ｄが配置されている。ベース部材７５Ａ〜７５Ｄの上面はそれぞれ平面度の良好なガイド面に加工されている。ベース部材７５Ａ〜７５Ｄの＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の端部をそれぞれ連結部材（不図示）によって固定することで、コラム構造体７５が構成されている。
【００３３】
また、第１の透光性平板Ｐ１を保持するホルダ３６ＡのＸ方向の両端部は、平板状のスライダ３６Ｂ及び３６Ｃを介してそれぞれベース部材７５Ａ及び７５Ｃ上に移動自在に載置されている。ホルダ３６Ａとスライダ３６Ｂ及び３６Ｃとは、ホルダ３６ＡのＺ方向の位置を制御可能な３個のＺ軸アクチュエータ８１Ａと相対回転防止用の２個のピン（不図示）とを介して連結されている。従って、ホルダ３６Ａ及びスライダ３６Ｂ，３６Ｃは、ベース部材７５Ａ及び７５Ｃの上面で一体的にＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に移動できるとともに、３箇所のＺ軸アクチュエータ８１Ａの高さを制御することで、ベース部材７５Ａ，７５Ｃに対するホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＺ方向の位置とＸ軸及びＹ軸の周りの回転角とを調整することができる。
【００３４】
また、＋Ｘ方向のスライダ３６ＢはＹ方向に離れた２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａを介してスライダ７７Ａに連結され、スライダ７７Ａはベース部材７５Ａ上に固定されたＹ軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってＹ方向に駆動される。２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａの駆動量を制御することによって、ベース部材７５Ａに対するホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向の位置とＺ軸の周りの回転角とを調整することができる。また、スライダ７７ＡをＹ方向に駆動することで、それに連動してホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）をＹ方向に大きく移動できるとともに、そのＹ方向の位置の調整を行うことができる。
【００３５】
この結果、コラム構造体７５に対してホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）を照明光学系ＩＳの下方から＋Ｙ方向に引き抜いて、透光性平板Ｐ１の交換等を行うことができる。
また、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角は、ホルダ３６Ａ上に設けられた移動鏡８４の位置を介してレーザ干渉計８２により計測される。
【００３６】
即ち、レーザ干渉計８２からのレーザビームはビームスプリッタ８３によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡８４に照射され、参照ビームはミラーを介してベース７５Ｃ（コラム構造体７５）に固定された参照鏡８５に照射される。そして、移動鏡８４からの計測ビームと参照鏡８５からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計８２で検出することによって、コラム構造体７５を基準としてホルダ３６ＡのＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測することができ、２箇所のＹ方向（又はＸ方向でも可）の位置の差分からホルダ３６ＡのＺ軸の周りの回転角を計測できる。このため、実際にはレーザ干渉計８２はＸ方向に１軸でＹ方向に２軸のレーザ干渉計から構成されており、移動鏡８４もＸ方向に１軸でＹ方向に２軸の移動鏡から構成されている。なお、Ｙ方向の移動鏡は２軸に限定されることがなく、例えば１つの移動鏡（又はホルダ３６Ａ自体に加工された反射面）で２軸のレーザ干渉計からのレーザビームを反射してもよい。また、Ｘ軸のレーザ干渉計を２軸として、Ｙ軸のレーザ干渉計を１軸としてもよい。
【００３７】
また、必要に応じて、不図示の第１のＺ位置検出系のレーザ光源から透光性平板Ｐ１の上面に斜めに複数本、例えば３本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面（以下、第２の基準面という）に対して、透光性平板Ｐ１の上面のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の周りの回転角が計測される。その第２の基準面はＸＹ平面に平行である。
【００３８】
この結果、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位が計測され、この計測値に基づいて３個のＺ軸アクチュエータ８１Ａ、２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａ、及びスライダ７７Ａ用のＹ軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）の６自由度の変位が目標とする状態に制御される。
【００３９】
図１において、第１のホルダ３６Ａと同様に、第２の透光性平板Ｐ２を保持する第２のホルダ３７ＡのＸ方向の両端部は、平板状のスライダ３７Ｂ及び３７Ｃを介してそれぞれベース部材７５Ｂ及び７５Ｄ上に移動自在に載置されている。ホルダ３７Ａとスライダ３７Ｂ，３７Ｃとは、ホルダ３７ＡのＺ方向の位置を制御可能な３個のＺ軸アクチュエータ８１Ｂと相対回転防止用の２個のピン（不図示）とを介して連結されている。また、＋Ｘ方向のスライダ３７ＢはＹ方向に離れた２個のＸ軸アクチュエータ８０Ｂを介してスライダ７７Ｂに連結され、スライダ７７Ｂはベース部材７５Ｂ上に固定されたＹ軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってＹ方向に駆動される。
【００４０】
この結果、コラム構造体７５に対してホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）を照明光学系ＩＳの下方から＋Ｙ方向に引き抜いて、透光性平板Ｐ２の交換等を行うことができる。
また、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角は、ホルダ３６Ａと同様にして、ベース７５Ｄ（コラム構造体７５）に固定された参照鏡８９を基準として、ホルダ３７Ａ上に設けられた移動鏡８８の位置を介してレーザ干渉計８６により計測される。
【００４１】
なお、この構成の他に、例えばレーザ干渉計８６の参照鏡８９をホルダ３６Ａに固定することによって、レーザ干渉計８２を用いることなく、レーザ干渉計８６によって直接ホルダ３６Ａとホルダ３７ＡとのＸ方向、Ｙ方向の相対的な位置関係を計測してもよい。また、例えばレーザ干渉計４０の参照鏡９１をホルダ３７Ａに固定することによって、レーザ干渉計８６を用いることなく、レーザ干渉計４０によって直接ウエハステージ３８とホルダ３７ＡとのＸ方向、Ｙ方向の相対的な位置関係を計測してもよい。
【００４２】
また、必要に応じて、不図示の第２のＺ位置検出系のレーザ光源から透光性平板Ｐ２の上面に斜めに複数本、例えば３本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面（以下、第３の基準面という）に対して、透光性平板Ｐ２の上面のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の周りの回転角が計測される。その第３の基準面はＸＹ平面に平行である。なお、その第１及び第２のＺ位置検出系の代わりに、上記のウエハＷのＺ位置を計測するための斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系と同じ構成の検出系、あるいはＺ方向の位置を計測するレーザ干渉計などを使用することも可能である。
【００４３】
この結果、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位が計測される。そして、その計測値に基づいて３個のＺ軸アクチュエータ８１Ｂ、２個のＸ軸アクチュエータ８０Ｂ、及びスライダ７７Ｂ用のＹ軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）の６自由度の変位が目標とする状態に制御される。
【００４４】
本例では、上記の第１、第２、及び第３の基準面はいずれもＸＹ平面に平行であり、その第１及び第２の基準面のＺ方向の間隔と、その第３及び第１の基準面のＺ方向の間隔とは装置全体の動作を制御する主制御系内に予め記憶されている。本例では露光時にウエハＷの表面がその第１の基準面に平行になるように制御されるとともに、ウエハＷの表面と第２の透光性平板Ｐ２（第２の回折格子）との位置関係、及び第１の透光性平板Ｐ１（第１の回折格子）と第２の透光性平板Ｐ２との位置関係が所定の関係になるように制御される。さらに、必要に応じて、ウエハＷの表面がその第１の基準面に対してＺ方向に所定間隔だけずれるように制御される。
【００４５】
次に、本例の露光装置によってウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンについて、図２〜図４を用いて説明する。
図１の第１の透光性平板Ｐ１の＋Ｚ側、即ち光源１側の表面には、Ｘ方向に周期性を有する１次元の位相変調型の回折格子Ｇ１１が形成されている。そして、第２の透光性平板Ｐ２の＋Ｚ側、即ち第１の透光性平板Ｐ１側の表面にも、Ｘ方向に周期性を有する１次元の位相変調型の回折格子Ｇ２１が形成されている。
【００４６】
まず、これらの回折格子Ｇ１１，Ｇ２１について図２を用いて説明する。
図２（Ａ）は、図１の第１の透光性平板Ｐ１を＋Ｚ側から見た図であり、その表面にはＹ方向に長手方向を有し、それと直交するＸ方向に１次元的な周期Ｔ１を有する、位相変調型の第１の回折格子Ｇ１１が形成されている。
第１の回折格子Ｇ１１は、いわゆるクロムレス位相シフトレチクルの様に第１の透光性平板Ｐ１の表面部分と、当該平板表面をエッチング等により掘り込んだ掘り込み部分（図２（Ａ）中の斜線部）とからなる。掘り込み部分の深さは、その表面部を透過する照明光と掘り込み部を透過する照明光との間に概ね１８０度の位相差が形成されるように設定される。両照明光に１８０度の位相差を形成する場合には、露光光の波長λ、第１の透光性平板Ｐ１の屈折率ｎ、任意の自然数ｍに対し、その掘り込み深さを、
（２ｍ−１）λ／（２（ｎ−１））  …（１）
とすればよい。
【００４７】
また、表面部分と掘り込み部分との幅の比率（デューティ比）は、概ね１：１とすることが好ましい。ただし、上記位相差及びデューティ比のいずれについても、上記１８０度及び１：１から異なる値を採用することもできる。
図２（Ｂ）は、図１の第２の透光性平板Ｐ２を＋Ｚ側から見た図であり、その表面（第１の透光性平板Ｐ１側の面）には、Ｙ方向に長手方向を有し、Ｘ方向に１次元的な周期Ｔ２を有する第２の回折格子Ｇ２１が形成されている。第２の回折格子Ｇ２１も、その構造は上述の第１の回折格子Ｇ１１と同様である。
【００４８】
第１の透光性平板Ｐ１、第２の透光性平板Ｐ２は合成石英等の、紫外線に対する透過性（透光性）が高く、熱膨張係数（線膨張係数）が小さく、従って露光光の吸収に伴う熱変形の小さな材料で形成する。その厚さは、自重変形等の変形を防止するために、例えば５ｍｍ以上とすることが好ましい。ただし、自重変形等をより一層防止するために、１０ｍｍ以上の厚さとすることもできる。また、特に光源１としてＦ2 レーザを使用する場合には、フッ素の添加された合成石英を使用することが好ましい。
【００４９】
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）中では、説明の便宜上周期Ｔ１を第１の透光性平板Ｐ１の直径（一例として３００ｍｍ以上）の１割程度と表わしているが、実際には周期Ｔ１は例えば２４０ｎｍ程度、周期Ｔ２は例えば１２０ｎｍ程度であり、第１の透光性平板Ｐ１の直径に比して圧倒的に小さい。これは、図２（Ａ）、（Ｂ）以外の各図においても同様である。
【００５０】
以下、図３を用いて、照明光ＩＬ１０の第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１への照射により、ウエハＷ上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
図３は、相互に対向して配置された第１の透光性平板Ｐ１、第２の透光性平板Ｐ２及びウエハＷの断面図であり、図３において、照明光ＩＬ１０が照射されると、第１の回折格子Ｇ１１からはその周期Ｔ１に応じた回折光が発生する。第１の回折格子Ｇ１１が、デューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば、発生する回折光は主に＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとなる。ただし、それ以外の次数の回折光が発生する可能性もある。
【００５１】
±１次回折光ＬＰ，ＬＭの回折角θは、露光光（照明光ＩＬ１０）の波長λに対して、
ｓｉｎθ＝ λ／Ｔ１              …（２）
により表わされる角である。
ただし、これは、±１次回折光ＬＰ，ＬＭが第１の透光性平板Ｐ１を透過して空気（その代わりの窒素又は希ガス等であってもよい。以下も同様である。）中に射出した後の回折角である。即ち、±１次回折光ＬＰ，ＬＭの第１の透光性平板Ｐ１中の回折角θ’は、第１の透光性平板Ｐ１の屈折率ｎを用いて、
ｓｉｎθ’＝ λ／（ｎ×Ｔ１）    …（３）
により表わされる角となる。
【００５２】
続いて、±１次回折光ＬＰ，ＬＭは第２の透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子Ｇ２１に入射する。ここで、上述の如く第２の回折格子Ｇ２１も位相変調型の回折格子であるから、第２の回折格子Ｇ２１からも主に±１次回折光が発生する。
本例においては、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２が第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１の半分、即ちＴ１＝２×Ｔ２の条件を満たす。この場合、＋１次回折光ＬＰの第２の回折格子Ｇ２１への照射により発生する−１次回折光ＬＰ１は、Ｚ方向に対し傾き角θをもって−Ｘ方向に傾いて発生する。また、−１次回折光ＬＭの第２の回折格子Ｇ２１への照射により発生する＋１次回折光ＬＭ１は、Ｚ方向に対し傾き角θをもって＋Ｘ方向に傾いて発生する。なお、第２の回折格子Ｇ２１によって発生する２次以上（自然数Ｑを用いてＱ次）の回折光を使用することを前提に、Ｔ２＝Ｑ×Ｔ１／２である第２の回折格子を使用することもできる。なお、上式はＱが自然数の場合について全般に成立するものであり、形成される干渉縞の周期は、第２の回折格子Ｇ２１の周期のＱ分の１（１／Ｑ）の周期を持つことになる。
【００５３】
図４に示す如く、上記２本の回折光は、ウエハＷの鉛直方向（法線方向）ＶＷに対して上記傾き角θを保ってウエハＷ上に照射され、ウエハＷに干渉縞としての明暗パターンＩＦを形成する。このとき、ウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンＩＦの周期（強度分布の周期）Ｔ３は、
Ｔ３ ＝ λ／（２×ｓｉｎθ）      …（４）
となる。これは第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１の半分であり、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２の１／Ｑ倍に等しい。
【００５４】
この明暗パターンＩＦが、その明暗に応じてウエハＷの表面に形成されているフォトレジストＰＲ等の感光部材を感光し、明暗パターンＩＦがウエハＷ上に露光転写される。
従って、ウエハＷ上には、その全面にＸ方向に周期Ｔ３を有するＹ方向に平行な明暗パターンが形成される。そして、ウエハＷ上に形成されたフォトレジストＰＲには、この明暗パターンが照射され露光される。
【００５５】
ところで、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２が所定の値より大きい場合には、＋１次回折光ＬＰの第２の回折格子Ｇ２１への照射により不図示の＋１次回折光が発生し、−１次回折光ＬＭの第２の回折格子Ｇ２１への照射により不図示の−１次回折光が発生することになる。そしてこのような回折光は、不要な回折光として明暗パターンＩＦのコントラストを低下させることとなる。
【００５６】
本例では、図３において、第１の回折格子Ｇ１１と第２の回折格子Ｇ２１との間の第１の距離Ｌ１と、第２の回折格子Ｇ２１とウエハＷとの間の第２の距離Ｌ２とは、一例として、第１の回折格子Ｇ１１上の任意の一点を発した±１次回折光ＬＰ，ＬＭが、ウエハＷにおいて、ほぼ同一の点に照射されるように設定される。この結果、ウエハＷ上の各点に照射される回折光は、それぞれ第１の回折格子Ｇ１１上のほぼ同一の点から発した±１次回折光ＬＰ，ＬＭであるから、それらの回折光の可干渉性は高く、良好なコントラストをもって干渉縞を形成することが可能となる。
【００５７】
この場合でも、回折格子Ｇ１１及びＧ２１を介して形成される干渉縞は、その第２の回折格子Ｇ２１の第１の回折格子Ｇ１１とは反対側の近傍に、例えば数ｍｍ程度離れて形成されていると言うことができる。
なお、ウエハＷの第２の回折格子Ｇ２１からの距離Ｌ２が、上記の如き基準位置からずれて設定されている場合には、当該Ｚ方向へのずれ量と照明光ＩＬ１０のＸ方向の入射角度範囲の積に概ね比例して、ウエハＷ上に形成される干渉縞ＩＦのコントラストが低下する。従って、ウエハＷに表面の凸凹や設定誤差があっても、ウエハＷの全面に高コントラストな干渉縞を形成するためには、照明光ＩＬ１０のＸ方向の入射角度範囲は、所定の値より小さいことが望ましい。
【００５８】
次に、図５を参照して、本例の照明光均一化手段の一例につき説明する。本例の照明光均一化手段は、図１中の集光光学系１０と、フライアイレンズ１３とよりなるものである。
図５（Ａ）は、そのうちのフライアイレンズ１３と、図１のレンズ１９からレンズ３５までのレンズ系を総括的に表す照明系後群レンズ３５ａと、透光性平板Ｐ１及びＰ２とを＋Ｘ方向から見た図であり、図５（Ｂ）はこれを−Ｙ方向から見た図である。図５（Ａ）において、フライアイレンズ１３は、遮光性の部材１４上にレンズエレメントＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８をＹ方向に沿って一列に配列して構成されている。図１の集光光学系１０からの照明光ＩＬ５がフライアイレンズ１３に照射され、フライアイレンズ１３を射出した照明光ＩＬ７は、照明系後群レンズ３５ａで屈折され照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１に入射する。
【００５９】
この場合、フライアイレンズ１３の一列に配置された複数のレンズエレメントＦ１〜Ｆ８に光束を集光させるインプット光学系を備えてもよい。
このとき、フライアイレンズ１３がＹ方向に沿って一列に配置された複数のレンズエレメントＦ１〜Ｆ８からなるものであるため、照明光ＩＬ１０の第１の透光性平板Ｐ１への入射角度特性は、Ｘ方向とＹ方向とで異なったものとなる。
【００６０】
照明系後群レンズ３５ａは、その入射側焦点面がフライアイレンズ１３の射出面と一致し、その射出側焦点面が第１の透光性平板Ｐ１の上面（＋Ｚ方向の面）と一致する様に配置される。従って、照明系後群レンズ３５ａは、いわゆるフーリエ変換レンズを構成する。
フライアイレンズ１３の各レンズエレメントを射出した照明光ＩＬ７は、照明系後群レンズ３５ａにより屈折され、照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１上に重畳して照射される。従って、第１の透光性平板Ｐ１上の照明光の強度分布は、当該重畳による平均化効果により均一化される。
【００６１】
第１の透光性平板Ｐ１上の任意の一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０のＹ方向についての入射角度範囲φは、フライアイレンズ１３のＹ方向への配列に応じて図５（Ａ）に示す如き所定の値となる。
一方、フライアイレンズ１３がＸ方向については１列しかないことから、Ｘ方向についての入射角度範囲を、所定の値以下に設定できる。従って、一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０の入射角度分布を、Ｘ方向への入射角度範囲をＹ方向への入射角度範囲より小さく設定することができる。そして、Ｘ方向の入射角度範囲を所定の値以下に、Ｙ方向への入射角度範囲を所定の値以上に設定することができる。
【００６２】
また、必要に応じて、フライアイレンズ１３の射出面に、図５（Ｃ）に示す如くＹ方向に長くＸ方向に狭いスリット状の開口部１８を有する開口絞り１７を設けることにより、照明光ＩＬ１０のＸ方向への入射角度範囲を、さらに制限することもできる。なお、開口部１８の長手方向（Ｙ方向）の長さの調節により、第１の透光性平板Ｐ１上の一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０のＹ方向への入射角度範囲を可変とすることができる。また、この開口絞り１７は、フライアイレンズ１３の射出面と共役な、図１中の集光点２８の位置に設けることもできる。
【００６３】
ところで、１次元的な周期を有する干渉縞の明暗パターンＩＦを形成する場合、その形成に用いる照明光ＩＬ１０は、その偏光方向（電場方向）が明暗パターンＩＦの長手方向に平行、即ち第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１の長手方向に平行な直線偏光光であることが好ましい。この場合に、干渉縞ＩＦのコントラストを最高にすることができるからである。
【００６４】
ただし、照明光ＩＬ１０は、完全な直線偏光光でなくとも、第１の回折格子Ｇ１１の長手方向（Ｙ方向）の電場成分が、周期方向（Ｘ方向）の電場成分よりも大きな照明光であれば、上述のコントラスト向上効果を得ることができる。
照明光ＩＬ１０のこのような偏光特性は、図１の照明光学系中に設けた偏光制御素子９により実現される。偏光制御素子９は、例えば光軸ＡＸ１を回転軸方向として回転可能に設けられた偏光フィルター（ポラロイド板）や偏光ビームスプリッターであり、その回転により照明光ＩＬ３の偏光方向を所定の直線偏光とすることができる。
【００６５】
光源１がレーザ等の概ね直線偏光に偏光した照明光ＩＬ１を放射する光源である場合には、偏光制御素子９として、同じく回転可能に設けられた１／２波長板を用いることもできる。また、それぞれ独自に回転可能に直列に設けられた２枚の１／４波長板を採用することもできる。この場合には、照明光ＩＬ３〜ＩＬ１０の偏光状態を、概ね直線偏光光とするのみでなく、円偏光及び楕円偏光の偏光光とすることもできる。
【００６６】
なお、露光装置で露光すべきウエハＷ上には、以前の露光工程（フォトリソグラフィー工程）において既にパターンが形成されており、新たな露光工程においては、そのパターンと所定の位置関係を保ってパターンを形成する必要があるのが一般的である。
そして、ウエハＷ上の既存のパターンは、ウエハＷへの成膜工程、エッチング工程に伴う熱変形や応力変形により、設計値に比べある程度の伸縮が生じている場合が多い。そこで、露光装置には、このようなウエハＷの伸縮に適用して、新たなパターンをある程度伸縮補正してウエハＷ上に形成することが求められる。
【００６７】
本例の露光装置では、Ｚレベリング機構３８Ｚ（高さ制御装置）によって設定されるウエハＷのＺ位置若しくは照明光ＩＬ１０の収束発散状態のいずれか一方、又はこれらの両方を変更することにより、ウエハＷ上に形成する明暗パターンの伸縮補正を行なうことができる。
そして、本例の露光装置においては、図１に示した通り、照明光学系ＩＳ中の第４のレンズ群を構成するレンズ２９，３０，３２，３５のうち、負レンズ３０にはレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂが取り付けられ、正レンズ３２にはレンズ駆動機構３３ａ，３３ｂが取り付けられている。そして、これらのレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂは、固定軸３４ａ，３４ｂ上をＺ方向に可動であり、これによりレンズ３０及びレンズ３２もそれぞれ独立してＺ方向に可動である。
【００６８】
即ち、第４のレンズ群２９，３０，３２，３５は、全体としていわゆるインナーフォーカスレンズを構成することとなり、その焦点距離または焦点位置が可変となる。そのレンズ駆動機構３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂでその第４のレンズ群２９，３０，３２，３５の焦点距離又は焦点位置を制御することにより、照明光ＩＬ１０の収束発散状態を可変とすることができる。なお、これに併せて、照明光学系ＩＳの第１のレンズ群２，３，４，６についてもＺ位置調整機構を設け、上記第４のレンズ群２９，３０，３２，３５と併せて、照明光ＩＬ１０の収束発散状態を可変とすることもできる。
【００６９】
このために、図１に示した通り、第１のレンズ群２，３，４，６中の負レンズ４にはレンズ駆動機構５ａ，５ｂが取り付けられ、正レンズ６にはレンズ駆動機構７ａ，７ｂが取り付けられている。そして、これらのレンズ駆動機構５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂは、固定軸８ａ，８ｂ上をＺ方向に可動であり、これによりレンズ４及びレンズ６もそれぞれ独立してＺ方向に可動とすることができる。
【００７０】
これらの伸縮補正は、ウエハＷの露光に先立ち、ウエハマーク検出機構４３によりウエハＷ上の複数箇所に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合せマークの位置を検出することにより予め計測したウエハＷの伸縮量に基いて行なうことが望ましい。また、露光装置には、ウエハマーク検出機構４３による上記位置計測精度を向上するために、ウエハマーク検出機構４３の位置でウエハステージ３８の位置計測を可能とする検出機構であるＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ３（図６参照）等を設けておくことが望ましい。
【００７１】
次に、本例の露光方法の一例につき説明する。本例においては、図１の第１の透光性平板Ｐ１に照射される照明光ＩＬ１０の領域は、ウエハＷを覆う円形領域、又は図６に示すようにウエハＷよりも小さな照明領域４２のいずれでも可能である。後者の照明領域４２のＸ方向の幅はウエハＷの直径より大きい。このように小さな照明領域４２を用いる際には、干渉縞が形成されている照明領域４２に対してウエハＷを干渉縞の長手方向、すなわちＹ方向と概ね平行な方向に走査して露光を行う必要がある。
【００７２】
即ち、図６は、図１のウエハステージ３８をレンズ３５側から見た図であり、ウエハＷへの露光は、図１の光源１、照明光学系ＩＳ、第１の透光性平板Ｐ１、及び第２の透光性平板Ｐ２に対して、図６に示すように、ウエハＷをウエハステージ３８によりＹ方向と概ね平行な方向に走査して行なうものとする。上述の通り、ウエハＷ上には照明光ＩＬ１０、第１の透光性平板Ｐ１上の第１の回折格子Ｇ１１、及び第２の透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子Ｇ２１によりＸ方向に周期方向を有し、Ｙ方向に長手方向を有する干渉縞の明暗パターンが形成されているから、当該Ｙ方向への走査は干渉縞の明暗パターンの長手方向に沿って行なわれることになる。
【００７３】
上記走査露光に際しては、ウエハＷ（ウエハステージ３８）のＸ方向及びＹ方向の位置やＺ軸を回転中心とする回転角は、ウエハステージ３８に設けられたＸ軸の移動鏡３９Ｘ及びＹ軸の移動鏡３９Ｙを介して、Ｘ軸のレーザ干渉計４０Ｘ１及び４０Ｘ２と、Ｙ軸のレーザ干渉計４０Ｙ１及び４０Ｙ２とを用いて計測され、その計測された位置や回転角が不図示のステージ制御機構により制御される。
【００７４】
このような走査露光により、ウエハＷには第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１により形成される干渉縞の明暗パターンが、概ねＹ方向と平行なステージ走り方向に積算されて露光されることになるため、これらの回折格子の欠陥や異物の影響が緩和され、ウエハＷ上には、欠陥のない良好なパターンが露光される。
なお、走査露光中に生じる干渉縞の明暗パターンとウエハＷとのＸ、Ｙ方向の位置ずれや回転ずれは、前述した透過性平板Ｐ１、Ｐ２、及びウエハステージ３８の位置のレーザ干渉計の計測結果に基づき、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２と、ウエハＷとの少なくとも一方の移動により補正される。
【００７５】
また、照明領域４２内に残存する恐れのある照度の不均一性についても、その誤差が概ねＹ方向に積算され平均化されるため、実質的により高い均一性を実現することができる。さらに、照明領域４２の形状を、Ｘ方向の位置によってＹ方向の幅が変化するものであるとすることもできる。これにより、照明領域４２の形状自体を変化させることにより、照明領域４２内の照明光照度分布の概ねＹ方向の積算値を一層均一化することができるからである。
【００７６】
このような照明領域４２の形状は、図１の照明光学系ＩＳ中の視野絞り２２に設ける開口の形状により決定することができる。なお、視野絞り２２は、第１の透光性基板Ｐ１の光源側の近傍に配置しても良い。
また、図７に示すように、ウエハＷの大きさに対してＸ方向及びＹ方向の両方向で小さい照明領域４２ａを用いることも可能である。図７において、照明領域４２ａはＸ方向に細長い領域であり、Ｘ方向の両端部のＹ方向の幅がほぼ線形に外側に向かって狭くなっている。この場合、照明領域４２ａでウエハＷの全面を露光するためには、図７に照明領域４２ａの中心の軌跡４５で示すように、一例としてウエハＷと照明領域４２ａとをＹ方向に相対的に移動して露光する動作（走査露光）と、その間にウエハＷと照明領域４２ａとをＸ方向に相対的に移動する動作（ステップ移動動作）とを繰り返す必要がある。その際に、隣り合う列においては、ウエハＷと照明領域４２ａとの相対移動の方向は反転するとともに、隣接する列間の継ぎ誤差を低減するために、或る列の照明領域４２ａの端部と、それに隣接する列における照明領域４２ａの端部とが重なるように露光が行われる。
【００７７】
なお、実際には照明領域４２ａが固定されており、ウエハステージ３８を駆動することで照明領域４２ａに対してウエハＷがＸ方向、Ｙ方向に移動するが、図７では説明の便宜上、ウエハＷに対して照明領域４２ａが移動するように表している。なお、照明光学系ＩＳを構成する各レンズを必要に応じて大型化し、視野絞り２２の開口を広げることにより、照明領域４２をウエハＷの全面を覆う程度の大視野に設定することもできる。そして、この場合には、上記の走査露光を行うことなく、上記の干渉縞の明暗パターンをウエハＷの全面に一括露光することも可能である。
【００７８】
なお、ウエハＷに対する露光が重ね合わせ露光である場合には、予めその干渉縞の明暗パターンとウエハＷ上にそれまでの工程で形成されている回路パターンとのアライメントを行っておく必要がある。そのため、図８のウエハステージ３８上には図２の回折格子Ｇ１１及びＧ２１によって形成される干渉縞の位置を計測するための干渉縞計測系４１も設けられている。
【００７９】
なお、上記の実施形態では、図２に示すように回折格子Ｇ１１及びＧ２１が形成された透光性平板Ｐ１及びＰ２は３箇所でエアパッドによって保持されていたが、次の図９（Ａ）の例で示すように、そのエアパッドの個数及び配置は任意である。
図９（Ａ）は、ホルダ３６Ａの底面にほぼ９０度間隔で配置された４個のエアパッド１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄを介して透光性平板Ｐ１を吸着保持する構成を示し、この図９（Ａ）において、一つのエアパッド１００Ｃは外側に待避できるように構成されている。この場合、透光性平板Ｐ１を保持するエアパッドの個数と透光性平板Ｐ２を保持するエアパッドの個数とが異なってもよいことは言うまでもない。
【００８０】
また、上記の実施形態では、透光性平板Ｐ１，Ｐ２の搬送機構と露光時の保持機構とが共通であったが、それらを分離してもよい。
図１０は、そのように搬送機構と露光時の保持機構とを分離した構成の要部を示す図であり、この図１に対応する部分に同一符号を付して示す図１０において、ホルダ３６Ａ上に透光性平板Ｐ１が吸着保持され、透光性平板Ｐ１の端部の上面にエアパッド１０７Ｂ，１０７Ｄ（４箇所のエアパッドの一部である）が固定された搬送アーム１０６（搬送機構）がＹ方向及びＺ方向の所定範囲内で移動できる状態で配置されている。同様に、ホルダ３７Ａ上に透光性平板Ｐ２が吸着保持され、透光性平板Ｐ２の端部の上面にエアパッド１０５Ｂ，１０５Ｄ（４箇所のエアパッドの一部である）が固定された搬送アーム１０４（搬送機構）がＹ方向及びＺ方向の所定範囲内で移動できる状態で配置されている。透光性平板Ｐ１及びＰ２にはそれぞれ図２（Ａ）、（Ｂ）の回折格子Ｇ１１及びＧ２１が形成されている。
【００８１】
なお、本例のホルダ３６Ａ及び３７Ａには透光性平板Ｐ１及びＰ２の直径よりも小さい円形の開口部が形成され、その開口部の近傍に真空吸着又は電磁吸着用の吸着部が形成されており、その吸着部で透光性平板Ｐ１及びＰ２が露光時に吸着保持される。また、ホルダ３６Ａ及び３７Ａはそれぞれ＋Ｙ方向に引き抜くことができるため、搬送アーム１０４及び１０６は実際には照明光ＩＬ１０の光路に対して＋Ｙ方向に外れた位置に配置されている。
【００８２】
この例においては、搬送アーム１０６にエアパッド１０７Ｂ，１０７Ｄ等を介して吸着保持されている透光性平板Ｐ１をホルダ３６Ａに渡す際には、ホルダ３６Ａを＋Ｙ方向の搬送アーム１０６の底面側に引き抜いた状態で、搬送アーム１０６を次第に降下させる。そして、透光性平板Ｐ１がホルダ３６Ａ上に載置された後（図１０の状態）、エアパッド１０７Ｂ，１０７Ｄ等の吸着をオフにして搬送アーム１０６を上昇させて、ホルダ３６Ａ側の吸着をオンにすることで、透光性平板Ｐ１がホルダ３６Ａ側に受け渡される。その後、ホルダ３６Ａを手前に移動することで、透光性平板Ｐ１が照明光ＩＬ１０の光路上に配置される。ホルダ３６Ａから搬送アーム１０６に透光性平板Ｐ１を渡す場合には、これと逆の動作を行えばよい。同様にして、搬送アーム１０４とホルダ３７Ａとの間で透光性平板Ｐ２の受け渡しを行うことができる。
【００８３】
このように図１０の例では、搬送機構と露光時に透光性平板Ｐ１，Ｐ２を保持する機構とが分離されているため、露光時に透光性平板Ｐ１，Ｐ２（回折格子Ｇ１１，Ｇ２１）を保持する機構を小型化できる。また、その搬送機構では搬送時に透光性平板Ｐ１，Ｐ２を下方に（図１の光源１側から）吸着保持しているため、その搬送機構の構成を簡素化して小型化でき、露光装置全体の製造コストを低減できる。
【００８４】
なお、上記の実施形態の透光性平板Ｐ１及びＰ２は円形であったが、それらの形状は図９（Ｂ）の例で示すように矩形等のどのような形状でもよい。
図９（Ｂ）は、図１の第２のホルダ３７Ａ上に載置された第２の透光性平板Ｐ２Ａを示し、この図９（Ｂ）において、矩形の透光性平板Ｐ２Ａには図２（Ｂ）と同じ回折格子Ｇ２１が形成されている。この例では、透光性平板Ｐ２ＡのＹ方向の両端部がホルダ３７Ａの開口３７ＡａをＹ方向に挟む辺部３７Ａｃ及び３７Ａｂの上部に位置決めされ、辺部３７Ａｃ及び３７Ａｂにはそれぞれ透光性平板Ｐ２Ａを底面側から吸着保持するための真空吸着又は電磁吸着方式の吸着部が形成されている。また、ホルダ３７Ａの上方に搬送アーム１０４（搬送機構）が配置され、搬送アーム１０４の２つのアーム部１０４Ａａ及び１０４Ａａの底面に固定されたエアパッド１０５Ａ，１０５Ｂ及び１０５Ｃ，１０５Ｄによって透光性平板Ｐ２Ａを吸着保持できる。言い換えると、この例では、搬送アーム１０４の吸着部（エアパッド１０５Ａ〜１０５Ｄ）と、ホルダ３７Ａの吸着部とは互いに直交するように配置されている。
【００８５】
図９（Ｂ）の例では、搬送アーム１０４はＹ方向及びＺ方向の所定範囲で移動可能であり、ホルダ３７Ａから搬送アーム１０４に透光性平板Ｐ２Ａを受け渡す際には、搬送アーム１０４を＋Ｙ方向からホルダ３７Ａの上方に移動して、ホルダ３７Ａ側の吸着をオフにする。そして、搬送アーム１０４を次第に降下させて、エアパッド１０５Ａ〜１０５Ｄが透光性平板Ｐ２Ａに接触した後、搬送アーム１０４を停止して吸着をオンにした後、搬送アーム１０４を上昇させてから＋Ｙ方向の保管庫（不図示）側に移動させればよい。搬送アーム１０４からホルダ３７Ａ側に透光性平板Ｐ２Ａを受け渡す際には、逆の動作を行えばよい。
【００８６】
このように図９（Ｂ）の例でも、搬送機構と露光時に透光性平板Ｐ２Ａを保持する機構とが分離されているため、露光時に透光性平板Ｐ２Ａ（回折格子Ｇ２１）を保持する機構を小型化できるとともに、下方に透光性平板Ｐ２Ａを吸着保持する搬送機構の構成も簡素化して小型化できる。
なお、図１の例においては、第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１はそれぞれ位相変調型回折格子であるとしたが、両回折格子の構成は、これに限るものではない。例えば、いずれの回折格子も、ハーフトーン位相シフトレチクル（Attenuated Phase Shift Mask）の如く、透過光の位相及び強度の双方を変調する回折格子を用いることもできる。また、第１の回折格子を位相変調型回折格子として、第２の回折格子を強度変調型回折格子としてもよい。
【００８７】
図１１は、図１において、第１の透光性平板Ｐ１の＋Ｚ方向側（光源側）の面にＸ方向に周期Ｔ１の位相変調型の第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２を形成し、第２の透光性平板Ｐ２の−Ｚ方向側（ウエハＷ側）に周期Ｔ２（ここではＴ１／２に等しい）の強度変調型の第２の回折格子Ｇ２１Ａを形成した場合を示している。なお、図１１の例においても、透光性平板Ｐ１及びＰ２は、図１の例と同様にそれぞれエアパッド１００Ａ〜１００Ｃ及び１０２Ａ〜１０２Ｃを介して光源１側から吸着保持されている。
【００８８】
以下、図１１を用いて、照明光ＩＬ１０の第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２及び第２の回折格子Ｇ２１Ａへの照射により、ウエハＷ上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
図１１において、照明光ＩＬ１０が照射されると、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２からはその周期Ｔ１に応じた回折光が発生する。第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２が、デューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば、０次回折光は消失し発生しない。この場合、主に±１次光の２本の回折光が発生するが、±２次光等の高次回折光も発生する可能性もある。
【００８９】
しかしながら、周期Ｔ１が照明光の実効波長λの３倍より短い場合には、３次以上の高次回折光は発生し得ない。また、上記の如くデューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば２次回折光も発生し得ない。従って、この場合には、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２からは、＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとの２本のみが発生し、第１の透光性平板Ｐ１を透過して第２の透光性平板Ｐ２に入射する。続いて、＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとは、第２の透光性平板Ｐ２のウエハＷ側の表面に設けられた第２の回折格子Ｇ２１Ａに照射される。両回折光は対称であるため、以下＋１次回折光ＬＰについてのみ説明する。
【００９０】
＋１次回折光ＬＰは、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２の周期Ｔ１により、第２の回折格子Ｇ２１Ａに対して鉛直な方向（法線方向）から所定の角度だけ傾いて第２の回折格子Ｇ２１Ａへ入射する。＋１次回折光ＬＰが第２の回折格子Ｇ２１Ａに照射されると、第２の回折格子Ｇ２１Ａからも回折光が発生する。第２の回折格子Ｇ２１Ａが強度変調型の回折格子であることから、当該回折光は０次光を含む回折光となる。
【００９１】
ここで、当該各回折光の発生する角度方向は、照射される照明光（＋１次回折光ＬＰ）の入射角の傾斜に応じて傾いたものとなる。即ち、第２の回折格子Ｇ２１Ａからは、照射された＋１次回折光ＬＰに平行な方向に進行する０次回折光ＬＰ０と、第２の回折格子Ｇ２１ＡのＸ方向の周期Ｔ２に応じて回折される−１次回折光ＬＰ１とが発生する。
なお、第２の回折格子Ｇ２１Ａの周期Ｔ２が、上記周期Ｔ１及び実効波長との関係で決まる所定の値より大きい場合には、不図示の＋１次回折光も発生する可能性がある。しかし、周期Ｔ２を、照明光の実効波長以下とすることで、実質的に不図示の＋１次回折光の発生を防止することができる。
【００９２】
この結果、ウエハＷ上には、０次回折光ＬＰ０と−１次回折光ＬＰ１との２本の回折光が照射されることとなり、これらの回折光の干渉により干渉縞の明暗パターンが形成される。
なお、図１１の構成では、一例として、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２と第２の回折格子Ｇ２１Ａとの間隔Ｄ１に対して、第２の回折格子Ｇ２１ＡとウエハＷの表面との間隔Ｄ２は小さく設定される。
【００９３】
なお、以上の例においては、第１の回折格子Ｇ１１（又はＧ１１，Ｇ１２）と第２の回折格子Ｇ２１（又はＧ２１Ａ）とはそれぞれ別の透光性平板上に形成されるものとしたが、両回折格子を同一の透光性平板上に形成することもできる。
図１２は、第１の回折格子Ｇ１３と第２の回折格子Ｇ１４とを、それぞれ一つの透光性平板Ｐ３の光源側及びウエハＷ側に形成した例を示す図である。なお、本例においても、各回折格子の構造や製法は上述の例と同様である。また、レンズ３５及びその上流の照明光学系も、図１の例と同様であり、透光性平板Ｐ３は、図１の透光性平板Ｐ１と同様にホルダ３６Ａに固定されたエアパッド１００Ａ，１００Ｂ等を介して光源１側から吸着保持されており、ホルダ３６Ａによって搬送及び露光中の保持が行われる。
【００９４】
なお、図１２中の透光性平板Ｐ４は、第２の回折格子Ｇ１４の汚染防止、及び第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２とをほぼ等しくするために設けているものである。また、一例として、図１のホルダ３６Ａによって透光性平板Ｐ３とともにその透光性平板Ｐ４を保持することが可能であり、この場合、図１のホルダ３７Ａ及びその保持駆動機構は省略することが可能である。なお、±２次以上の高次回折光と０次光との干渉縞の明暗パターンを形成することもできる。
【００９５】
また、第１の回折格子及び第２の回折格子は、いずれも透光性平板の表面にのみ設けられるものに限られるわけではない。
ところで、以上の例においては、第２の透光性平板Ｐ２とウエハＷとの間には、空気が存在するものとしていたが、これに代わり、所定の誘電体を満たすこととしても良い。これにより、ウエハＷに照射される照明光（回折光）の実質的な波長を、上記誘電体の屈折率分だけ縮小することができ、ウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンの周期Ｔ３を一層縮小することが可能となる。なお、そのためには、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２及び第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１も、それに比例して縮小する必要があることは言うまでも無い。
【００９６】
図１３（Ａ）は、これに適したウエハステージ３８ａ等の例を示す図である。ウエハステージ３８ａの周囲には、連続的な側壁３８ｂ，３８ｃが設けられ、側壁３８ｂ，３８ｃで囲まれた部分には水等の液体５６を保持可能となっている。これにより、ウエハＷとホルダ３７Ａにエアパッド１０２Ａ，１０２Ｂ等を介して保持された第２の透光性平板Ｐ２との間は水に満たされ、照明光の波長は、水の屈折率（波長１９３ｎｍの光に対して１．４６）だけ縮小される。
【００９７】
なお、給水機構５４及び排水機構５５も併設され、これにより側壁３８ｂ，３８ｃで囲まれた部分には汚染の無い清浄な液体が供給されかつ排出される。
また、図１３（Ｂ）に示す如く、ウエハステージ３８ａの側壁３８ｄ，３８ｅの最上面を第１の透光性平板Ｐ１の下面より高くし、ホルダ３６Ａにエアパッド１００Ａ，１００Ｂ等を介して保持された第１の透光性平板Ｐ１とホルダ３７Ａにエアパッド１０２Ａ，１０２Ｂ等を介して保持された第２の透光性平板Ｐ２との間の空間にも液体を満たすこともできる。給液機構５４ａ及び排液機構５５ｂの機能は上述と同様である。
【００９８】
これにより、第１の回折格子Ｇ１１からウエハＷに至る全光路を、空気以外の誘電体で覆うことが可能となり、上述の照明光の実効波長λを、液体の屈折分だけ縮小することが可能となる。そしてこれにより、一層微細な周期を有するパターンの露光が可能となる。
なお、第２の透光性平板Ｐ２とウエハＷの間に満たす誘電体は水に限らず、他の誘電性液体であっても良いことは言うまでも無い。その場合、その誘電性液体の屈折率は、１．２以上であることが、干渉縞の明暗パターンの周期の縮小の点から好ましい。
【００９９】
また、図１３（Ａ）、（Ｂ）ではウエハＷが液体中に配置されるものとしたが、第２の透過性平板Ｐ２とウエハＷとの間で、少なくとも干渉縞パターンの形成領域を含む所定領域が液体で満たされるようにその供給及び排出を行うようにしてもよい。このとき、特に走査型露光装置では、走査露光時に液体を走査方向に沿って流すようにしてもよいし、ウエハステージ３８上でウエハＷを囲む所定領域の表面の高さをウエハＷの表面とほぼ一致させることが好ましい。さらに、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２の間で、少なくとも照明光ＩＬ１０の通過領域を含む所定領域を液体で満たすようにしてもよいし、特に走査型露光装置では走査方向に沿って液体を流してもよい。このとき、第２の透過性平板Ｐ２とウエハＷとの間とは独立に、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２の間で液体の供給及び排出を行うようにしてもよい。
【０１００】
なお、本例の露光装置では、各種透光性平板を光路に沿って近接して配置することになるため、その各表面での表面反射に伴う多重干渉による悪影響のおそれがある。そこで、本例においては、図１の光源１からの照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０として、その時間的な可干渉距離（光の進行方向についての可干渉距離）が、１００［μｍ］以下の光を使用することが好ましい。これにより多重干渉に伴う不要な干渉縞の発生を避けることができる。
【０１０１】
光の時間的な可干渉距離は、その光の波長をλ、その光の波長分布における波長半値幅をΔλとしたとき、概ねλ2／Δλ で表わされる距離である。従って、露光波長λがＡｒＦレーザからの１９３ｎｍの場合には、その波長半値幅Δλが３７０ｐｍ以上程度である照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０を使用することが望ましい。
また、照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０の波長としても、より微細な干渉縞パターンＩＦを得るために２００［ｎｍ］以下の照明光を使用する事が望ましい。
【０１０２】
なお、上記の実施形態において、例えば図１のレーザ干渉計４０，８６，８２等の移動鏡３９，８９，８４は独立の部材としてウエハステージ３８やホルダ３６Ａ，３７Ａに固定されているが、それらの移動鏡を用いることなく、ウエハステージ３８の上端部の側面自体、及びホルダ３６Ａ，３７Ａの側面自体を鏡面加工して、これらの鏡面加工された反射面を移動鏡として使用しても良い。これは参照鏡９１，８９，８５についても同様である。
【０１０３】
また、干渉縞パターンを形成する露光装置（特に照明光学系ＩＳ、及び透過性平板Ｐ１、Ｐ２）の構成は上記実施形態に限られるものでなく、干渉縞パターンを形成する干渉露光方式の露光装置なら本発明を適用することができる。
上記の如くして干渉縞による明暗パターンの露光されたウエハＷは、不図示のウエハローダーにより露光装置外に搬送され、現像装置に搬送させる。現像により、ウエハＷ上のフォトレジストには、露光された明暗パターンに応じたレジストパターンが形成される。そして、エッチング装置において、このレジストパターンをエッチングマスクとして、ウエハＷ又はウエハＷ上に形成された所定の膜をエッチングすることにより、ウエハＷに所定のパターンが形成される。
【０１０４】
半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程は、上記の如き微細パターンを多数層に亘って形成する工程を含む。本発明の露光装置による上記露光方法を、そのような多数回のパターン形成工程の中の少なくとも１つの工程に使用して、電子デバイスを製造することができる。
また、上記少なくとも１つの工程において、本発明の露光装置による上記露光方法を用いて干渉縞による明暗パターンを露光したウエハＷ上のフォトレジストＰＲに対し、一般的な投影露光装置により所定形状のパターンを合成露光して、合成露光されたフォトレジストＰＲを現像し、上記パターン形成を行なうこともできる。
【０１０５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の露光方法及び装置は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程において使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】（Ａ）は第１の透光性平板Ｐ１上に形成した第１の回折格子Ｇ１１を示す図、（Ｂ）は第２の透光性平板Ｐ２上に形成した第２の回折格子Ｇ２１を示す図である。
【図３】第１の回折格子Ｇ１１と第２の回折格子Ｇ２１とウエハＷとの位置関係、及び回折光ＬＰ，ＬＭ，ＬＭ１，ＬＰ１を示す断面図である。
【図４】ウエハＷ上に形成される干渉縞の強度分布を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は第１の透光性平板への照明光の入射角度範囲を＋Ｘ方向から見た側面図、（Ｂ）はそれを−Ｙ方向から見た側面図、（Ｃ）は開口絞り１７を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における干渉縞の照明領域の一例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態における干渉縞の照明領域の別の例を示す平面図である。
【図８】図１の透光性平板Ｐ１及びＰ２の底面側にカバーを設ける構成例を示す要部の拡大図である。
【図９】（Ａ）は透光性平板Ｐ１を吸着保持する複数のエアパッドの別の配置を示す平面図、（Ｂ）は矩形の透光性平板Ｐ２Ａの搬送機構及び保持機構の要部を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施形態の他の例の透光性平板Ｐ１及びＰ２の搬送機構及び保持機構の要部を示す一部を切り欠いた図である。
【図１１】本発明の実施形態の他の例における、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２と第２の回折格子Ｇ２１ＡとウエハＷとの位置関係を示す断面図である。
【図１２】第１の回折格子Ｇ１３と第２の回折格子Ｇ１４とを、透光性平板Ｐ３の両面のそれぞれに設けた状態を示す図である。
【図１３】（Ａ）はウエハＷと第２の透光性平板Ｐ２の間にのみ液体を満たす機構の説明図、（Ｂ）はさらに透光性平板Ｐ２と透光性平板Ｐ１との間にも液体を満たす機構の説明図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…光源、ＩＳ…照明光学系、Ｐ１…第１の透光性平板、Ｐ２…第２の透光性平板、３６Ａ…第１ホルダ、３７Ａ…第２ホルダ、Ｗ…ウエハ，３８…ウエハステージ，４０…レーザ干渉計、Ｇ１１…第１の回折格子、Ｇ２１…第２の回折格子、ＩＬ１〜ＩＬ１０…照明光、１００Ａ〜１００Ｃ，１０２Ａ〜１０２Ｃ…エアパッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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